jueves, 28 de noviembre de 2013

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR
FACULTAD DE BIOANÁLISIS
QUÍMICA ORGÁNICA

Informe de laboratorio
Práctica No 2
Tema:  Métodos físicos de separación de mezclas
Paralelo: 1
Integrantes: Josselyn Guerrero, Kelly López y Ana Victoria Almeida.
Fecha: 16 de septiembre del 2013.

1. Resumen

Hay múltiples métodos de separación de mezclas necesarios para un análisis químico de compuestos como son la decantación, filtración, destilación, cristalización, magnetismo y cromatografía, los cuales separan a los compuestos que antes estaban unidos. La demostración de cada una de estas técnicas es sencilla, aplicando los materiales necesarios como el papel filtro, la temperatura o simplemente la gravedad para lograr nuestro objetivo: separar un compuesto de otro, conservando las propiedades de cada uno de ellos.

2. Introducción

    Como sabemos una mezcla contiene dos o más sustancias combinadas entre sí de tal forma que conservan su identidad química. Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Las mezclas heterogéneas no son uniformes, mientras que, las mezclas homogéneas son totalmente uniformes, no presentan discontinuidad de algún tipo.

    Pero, si podemos hacer mezclas de diferentes sustancias, cómo podemos separarlas? Pues existen varios métodos de separación para poder identificar que sustancias están presentes en diferentes compuestos. A continuación enumeraremos algunas de ellas:

Decantación.- Consiste en dejar reposar el líquido que contiene partículas sólidas en suspensión  En el fondo del recipiente se va depositando el sedimento o precipitado y sobrenadando el líquido limpio (sobrenadante). Esta técnica es utilizada también con líquidos no miscibles, como el agua y el aceite.
      Filtración.- Separación que se realiza a través de medios porosos que retienen las partículas sólidas y dejan pasar el líquido. Medios porosos como: papel filtro, fieltro, porcelana porosa, lana de vidrio, arena, carbón. etc. Este proceso sirve para separar sólidos no solubles en líquidos. 
 Destilación.-Las disoluciones (sistemas homogéneos) pueden separarse por cambios de estado (congelación, evaporación, licuación). Para separar los componentes de una disolución se emplea con frecuencia la destilación.

     La destilación se basa en la diferencia de los puntos de ebullición de sus componentes. Se calienta la solución y se concentran los vapores. La sustancia que tiene menor punto de ebullición (más volátil) se convierte en vapor antes que las otras, con lo cual se separar fácilmente después de condensadas. La destilación también se utiliza con fines purificativos de líquidos que contienen impurezas tan pequeñas que no pueden ser separadas por filtración.

     Existen varias clases de destilación pero todas basadas en el mismo principio, la diferencia de puntos de ebullición:
  •     Destilación simple
  •     Destilación fraccionada
  •     Destilación al vacío
  •     Destilación seca
  •     Destilación por arrastre de vapor
  
     Cristalización.- Se utilizan aquí los puntos de solidificación; la solución se enfría hasta que uno de sus componentes alcance el punto de solidificación y cristalice. Se utiliza para purificar sólidos, disolviendo un sólido impuro en el disolvente adecuado en caliente. Al bajar la temperatura, el primer sólido se cristaliza, con lo cual estará libre de impurezas.
    Magnetismo.- La separación magnética se vale de las propiedades magnéticas de ciertos materiales. Se utiliza un imán para separar sustancias cuando uno de sus componentes es magnético. Comúnmente se utiliza este método para separar el mineral de hierro llamada magnetita (Fe3O4).
    Cromatografía.- Este es uno de los métodos más usados en la actualidad para separar y analizar mezclas y sus sustancias químicas. Se basa en la diferente absorción y adsorción por parte de algunos materiales que ejercen sobre los componentes de la solución. Existen muchas técnicas cromatográficas tales como:

  • Cromatografía de papel
  • Cromatografía de capa fina
  • Cromatografía en columna
  • Cromatografía de gases
  • Cromatografía electrostática

     Solubilidad.- La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solución está saturada. El método preferido para hacer que el soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hasta temperatura ambiente.

   Todas estas técnicas antes mencionadas, las vamos a experimentar dentro del laboratorio y así comprender con claridad mediante la práctica, cuando es necesaria cada una de ellas.
     Para lograr este objetivo se dividió al grupo de esta manera:
      1. Magnetismo y Cromatografía: Kelly López, Ana Victoria Almeida, Josselyn Guerrero.
      2. Decantación: Erika Cajas.
      3. Destilación: Paola Carrera, Carlos De Janon, Francy Forero.
      4. Cristalización: Patricia Guagalango, Eliana Gualpa, Danilo Jácome.
      5. Filtración:Luis Andrade.
      6. Solubilidad: Shirley Arreaga, David Castillo, Diana Lasluisa.
Y tomando en cuenta la necesidad de que este informe es mucho más práctico en un campo visual, se procederá a grabar cada una de los experimentos que se realicen.

3. Materiales

* 7 vasos de precipitación 
* 2 tubos de ensayo 
* Embudo de vidrio 
* Embudo de separación 
* Balón de destilación 
* Refrigerante lineal 
* Termómetro 
* Tapón de caucho 
* Soporte universal 
* Aro metálico 
* Varilla de vidrio 
* Mechero de Bunsen 
* Malla de amianto 
* Agitador de vidrio 
* Papel filtro (bastante) 
* Tubo capilar 
* Jeringa para insulina 
* Lana de vidrio 
* Balanza de Roberval 
* 3 Cápsulas de porcelana 
* Espátula metálica 
* 1Lupa 
* 5 relojes de vidrio 

SUSTANCIAS: 
* Agua destilada 
* Óxido de calcio 
* Carbón vegetal 
* Cloruro de sodio 
* Sílica gel 
* Cloroformo 
* Acetona (20ml) 
* Azúcar (2g) 
* Hierro en limallas (2g) 
* Cloruro de sodio 
* Tinta naranja y verde 
* Eluyente (60:40:20) 
* NaOH 6N (2ml) 
* HCl 6N (2ml) 
* Ácido benzoico (mezcla de pólvora negra) (2ml) 
* Etanol (2ml) 
* 10 ml de Cl2 y Na2CO3 de cada uno


4. Objetivos

1. Aprender los diferentes métodos de separación de mezclas. 

2. Diferenciar entre los distintos métodos de separación; cuál es el adecuado para ciertas sustancias en función de las propiedades de las mismas.

5. Resultados

        DECANTACIÓN:
     
Compuesto 1(líquido)
Compuesto 2(líquido)
Resultados
CuCl2
Na2CO3
Solución con precipitado de CuCO3.


      NaOH  + HCl=  NaCl  + H2O
      
Compuesto 1 (líquido)

Compuesto 2(líquido)

Compuesto 3(líquido)

Resultados
CHCl
C2H6O
H2O (destilada)
Formación de tres capas en orden ascendente.



 



        DESTILACION: 

          TABLA III DESTILACIÓN DE AGUA Y ACETONA
Temperatura
Resultados
25º
Los compuestos comienzan a calentarse.
47º
Comienza la ebullición de la acetona (goteo).
61º
Se estabiliza la temperatura; caen gotas cada 3 segundos.
89º
Ebullición del agua (goteo sin olor).


FILTRACION:


Soluto
Positivo
Negativo
Oxido de calcio

Carbón

Cloruro de sodio




CRISTALIZACIÓN

Compuesto 1
Compuesto 2
Resultado
HCl
NaOH
Cloruro de sodio en solución.


MAGNETISMO

Sólido 1
Sólido 2
Resultado
Azucar 1g
limallas de hierro 1g
Se separó las limallas de hierro del azucar


CROMATOGRAFIA


Color
Resultado de la separación de colores
Verde
Se separa el amarillo del azul
Naranja
Se separa el rojo del amarillo

6. Discusión

MAGNETISMO.
Es un proceso que sirve para separar dos sólidos, uno de los cuales debe tener propiedades magnéticas y el otro no. El método consiste en acercar un imán a la mezcla con el fin de generar un campo magnético, que atraiga al componente de propiedades magnéticas dejando aislado el componente que no las posee. (Manual de prácticas química general) En el laboratorio observamos que al pasar un imán por la mezcla de limaduras de hierro y azúcar, las limaduras de hierro son atraídas y separadas del azúcar, debido a sus propiedades magnéticas. Comprobado en el laboratorio.

DECANTACIÓN.
Esta técnica se utiliza para separar mezclas heterogéneas formadas por líquidos con diferentes densidades y que por lo tanto no se pueden mezclar, se dice que son inmiscibles. El líquido de mayor densidad quedará abajo y el de menor densidad arriba. (Ciencias. Un enfoque práctico). En laboratorio observamos que al dejar reposar la mezcla de cloroformo, etanol y agua destilada, se forman tres capas correspondientes a cada líquido, debido a sus diferentes densidades, quedando en el siguiente orden con mayor densidad el agua destilada, seguida del etanol y quedando en la superficie el cloroformo con menor densidad.
Consiste en dejar reposar un líquido que contiene partículas sólidas en suspensión. En el laboratorio se pudo observar que al mezclar Na2CO3 + CuCl2 se produce una reacción quedando como resultado un sólido y al dejar reposar esta mezcla, el precipitado se deposita en el fondo del recipiente por tener una mayor densidad que el sobrenadante. Esto lo comprobamos en el laboratorio como se refleja en los resultados.




El cloruro de cobre se transforma en sólido teniendo así una mayor densidad  por lo tanto se precipita, y el carbonato de sodio queda como sobrenadante.


CROMATOGRAFIA
Este proceso sirve para separar y analizar mezclas en sustancias químicas en el laboratorio realizamos la separación de colores con silica gel también se observó en el laboratorio que los colores se van separando y abajo siempre queda el restante del colorante. (Wikipedia)

CRISTALIZACIÓN
Es un proceso que sirve para observar el cambio de estado líquido a estado sólido En el laboratorio observamos que al utilizar 2 sustancias líquidas y luego al mezclarlas no cambiaron de color ni alteraron su composición, luego al calentarlas se convirtieron en sustancias sólidas y se formaron los cristales, utilizamos hidróxido de sodio y ácido clorhídrico.

DESTILACION:
La destilación es una técnica de separación basada en los diferentes puntos de ebullición de los componentes de una mezcla homogénea. Permite separar una fase sólida dispersa en un medio líquido. Como material filtrante suele emplearse papel filtro que es el más utilizado en el laboratorio, también se utiliza arena, carbón en polvo, amianto, algodón. La temperatura en la cual se empezó a calentar el agua y la acetona fue 25 ºC, fue subiendo poco a poco, hasta que llegó a los 47ºC y en ese momento empezó a gotear la acetona, ya que la acetona tiene un punto de ebullición menor que el del agua, se identificó que era la acetona por su olor característico, a los 61ºC las gotas empiezan a caer cada tres segundos, aquí es cuando se estabiliza la temperatura. De la misma manera fue subiendo la temperatura hasta que a los 89ºC empezó a gotear agua, ya que este es el punto de ebullición del agua, además se identificó que era agua porque ya no desprendía olor.

FILTRACION:
Es el proceso por el que se separa un sólido insoluble y finamente dividido de un líquido utilizando una pared porosa que puede ser papel filtro, fieltro, porcelana porosa, carbón y entre otros de forma que el líquido fluya por el papel y el residuo que sería el sólido quede retenido en el papel. (Química General e Inorgánica) Dentro del laboratorio se realizó tres filtraciones utilizando la sal (cloruro de sodio), carbón, y óxido de calcio, cada una de estas sustancias se quedaron atrapadas en el papel filtro, y solamente la parte líquida paso al vaso de precipitación. Hay diferentes tipos de papel filtro y estos se utilizan dependiendo del análisis que se quiera hacer, ya que por ejemplo para hacer análisis cualitativos se debe utilizar un papel filtro que tenga una buena resistencia de mojado. Para el óxido de calcio el soluto se quedó en el papel filtro y en la probeta 9.9 ml de agua. Para el carbón el soluto quedó en el papel filtro y en la probeta 9,9ml de agua ligeramente turbia. Para el cloruro de sodio el soluto de igual forma la probeta obtuvo 9.9 m de agua dejando el soluto en el papel filtro.

7. Conclusiones

* Cada elemento de la mezcla tiene propiedades y al momento de separarlas no las pierden, esto se demostró en el magnetismo el metal por sus propiedades magnéticas se separó del azúcar, en la decantación la mezcla se separó por la diferente densidad de los líquidos, en la destilación los líquidos se separan por los diferentes puntos de ebullición, en la cristalización el componente se separa  de la solución porque pasa a su fase sólida en forma de cristales, en la cromatografía debido al uso de sustancias químicas se separan mezclas complejas y en la filtración el elemento sólido se queda en el filtro y el líquido baja sin residuos así ninguno cambió su estructura y composición.



* En la solubilidad se aplicaron dos tipos de separación de mezclas: filtración que se usó para filtrar al carbón de la mezcla con ácido benzoico, nitrato de potasio y agua, la cristalización: que ocurre cuando la mezcla resultante de la filtración pasa a otro vaso y quedan los cristales del ácido benzoico, cuando al final la mezcla del segundo vaso se calienta y el agua se evapora quedando los cristales de nitrato de potasio, también se aplica la cristalización cuando al carbón que quedó en el filtro se disuelve en cloroformo al calentar esta mezcla se obtienen los cristales de carbón.

8. Curiosidades











 CRUCIGRAMA DE QUÍMICA





1. CROMATOGRAFÍA


2. DECANTACIÓN 


3. MAGNETISMO




4. CONCEPTOS QUÍMICOS